CN101270304B

CN101270304B - 焦炉煤气净化工艺

Info

Publication number: CN101270304B
Application number: CN2008103015164A
Authority: CN
Inventors: 任毅; 李先才; 张初永
Original assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Steel Vanadium and Titanium Co Ltd
Priority date: 2008-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2028-05-09
Also published as: CN101270304A

Abstract

本发明涉及一种能耗低、无污染、低腐蚀、不产生废水的焦炉煤气净化工艺。本发明工艺包括：a、焦炉煤气通入洗苯塔下端，洗油由洗苯塔顶部喷洒而下吸收焦炉煤气中的苯类物质，洗苯塔上端得到净化的焦炉煤气，洗苯塔底部得到富油；b、富油加热后送入脱苯塔，纯净氮气加热后送入脱苯塔底部吸收富油的苯类物质，脱苯塔上端得到混合气体，脱苯塔底部得到贫油；c、混合气体经回流、冷却分离水分、少量粗苯，剩余混合气体压缩、冷却分离得到粗苯和氮气。本发明工艺氮气通过洗苯、压缩循环利用，不产生酚水，无污染；粗苯产品符合YB/T5022-93质量要求，富油脱苯后得到贫油中含苯为0.2％～0.4％。

Description

焦炉煤气净化工艺

技术领域

本发明涉及焦炉煤气的净化工艺，特别涉及一种用洗油脱除焦炉煤气中苯的净化工艺。

背景技术

现焦炉煤气净化工艺中一般采用洗油脱除焦炉煤气中的苯类物质形成含苯富油，再将富油通过脱苯转变成贫油用于循环洗涤煤气中的苯类物质。脱苯的主要过程是在脱苯塔中进行。当热富油从塔的上部送入塔内时，由于塔内空间突然增大，部分易挥发的苯类物质就从富油中气化而成气体上升。还含有相当数量苯类物质的洗油自上而下通过每层塔盘向下流动。与此同时，由再生器来的水蒸汽和油汽从脱苯塔底部进入，自下而上层层通过各塔盘，上升汽体和洗油相接触而鼓泡，达到传热和传质，将洗油中的苯类蒸吹逸出。然后经过分凝器将其冷却分离后即得到合格的粗苯产品。

通常，富油再生和富油中苯类物质的提取方法为水蒸汽蒸馏法。文献《煤化学产品工艺学》(肖瑞华等，冶金工业出版社，2003年，P.134-149)所介绍的水蒸汽蒸馏脱苯方法是：脱水后的洗苯富油经管式炉加热到180～190℃进入脱苯塔，脱苯塔的底部通入经管式炉加热到400～450℃的过热蒸汽。由于富油中的粗苯的沸点较洗油沸点低，因而加热富油到一定温度时，粗苯即蒸脱出来，使粗苯和洗油分离。在此过程中，为了降低蒸馏温度，在蒸馏塔内通入水蒸汽，即水蒸汽蒸馏。通入水蒸汽量越多脱苯的温度则越低。但大量的直接蒸汽送入会造成蒸汽消耗多，脱苯塔、分凝器等负荷增大，酚水量增加，不仅易造成环境污染，同时因水蒸汽的作用，在脱苯过程中富油中的NH₃、H₂S等对设备的腐蚀加剧。因此，研究开发一种低成本脱苯的方法，降低粗苯的生产成本，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能耗低、无污染、不腐蚀、不产生废水的焦炉煤气净化工艺。

本发明的焦炉煤气净化工艺的技术方案包括以下几个步骤：

a、焦炉煤气通入洗苯塔下端，洗油由洗苯塔顶部喷洒而下吸收焦炉煤气中的苯类物质，洗苯塔上端得到净化的焦炉煤气，洗苯塔底部得到富油；

b、富油加热后送入脱苯塔中部，纯净氮气加热后送入脱苯塔底部吸收富油中的苯类物质，脱苯塔上端得到混合气体，脱苯塔底部得到贫油；

c、混合气体经回流、冷却分离出水分、少量粗苯，剩余的混合气体压缩、冷却后分离得到粗苯和氮气。

洗油是化工领域常用的脱苯介质，为煤焦油精馏过程中230～300℃的馏分，约占煤焦油的6.5-10％，是一种复杂的混合物，主要含喹啉、异喹啉、吲哚、α-甲基萘、β-甲基荼、联苯、二甲基荼、苊、氧芴和芴等。

洗油吸收大量含苯物质后称为富油，富油脱除大量含苯物质得到贫油，贫油即为含有少量含苯物质的洗油，通常含苯0.2％～0.4％；步骤b得到的贫油可以添加入洗油中返回步骤a洗苯塔循环使用。

步骤c得到的氮气通过氮气洗苯塔经洗油洗涤分别得到富油和纯净氮气，纯净氮气减压后送回脱苯塔循环使用，富油加热后送入脱苯塔中部脱苯。

脱苯塔顶部的混合气体主要成分为苯蒸汽、氮气及少量水蒸汽；水蒸汽为洗苯塔洗苯时少量水分进入洗油中形成。

进一步地，步骤b进入脱苯塔中部的富油温度为140～200℃，脱苯塔底部通入的纯净氮气温度为200～550℃；氮气的通入量与富油中苯类物质的含量按摩尔比计为5～15∶1。

脱苯塔顶部的混合气体经回流、冷却分离出水分和少量粗苯，剩余混合气体压缩至0.3～1.0MPa，冷却至20～35℃时分离出粗苯和氮气。粗苯一部分送到脱苯塔顶回流，其余送入粗苯贮槽。氮气通过氮气洗苯塔经洗油吸收其中残余的苯，吸收时压力为0.3～1.0MPa。纯净氮气减压到0.03～0.15MPa，补入少量新鲜纯净氮气加热后送入脱苯塔继续循环使用；氮气洗苯塔洗苯产生的富油送到富油泵入口前与步骤a焦炉煤气洗苯塔洗苯产生的富油汇合后继续脱苯。

脱苯塔底部的贫油通过富油泵与洗苯塔的富油换热冷却后返回洗苯塔循环使用。

本发明焦炉煤气净化工艺主要包括以下两个部分(见图1)：

1、焦炉煤气脱苯

这部分的目的是将焦炉煤气中的苯类物质脱除，以获得净化的焦炉煤气。

焦炉煤气通过洗苯塔时，经塔顶喷洒的洗油吸收其中的苯类物质后得到净化的焦炉煤气，洗油吸收大量苯类物质后转变为富油。

2、富油脱苯

这部分的目的是将富油中的苯类物质脱除，以获得单独的液体粗苯。

脱苯塔中部分别通入加热的纯净氮气和富油，富油脱苯转变为贫油后由脱苯塔底返回洗苯塔循环使用；脱苯塔顶的含苯蒸汽、氮气及少量水蒸汽的混合气体经汽液分离器分离分别得到粗苯和氮气，粗苯送入粗苯贮槽，氮气在氮气洗苯塔中用洗油吸收其中的苯后补入少量新鲜纯净氮气进入脱苯塔循环使用，实现零排放和有用气体的100％回收。

本发明的脱苯工艺和水蒸汽蒸馏脱苯工艺技术相比具有以下优点：

1、采用氮气为焦炉煤气中苯的气提介质，氮气的热容比水蒸汽的热容低，而且加热温度比水蒸汽低，因此能耗低，降低了生产成本；

2、氮气可通过洗苯、压缩循环利用，不产生酚水，减少了环境污染；

3、富油中的NH₃、H₂S等成分避免了与大量水蒸汽接触产生腐蚀介质，对设备的腐蚀较小；

4、得到的粗苯产品质量符合YB/T5022-93的质量要求，富油脱苯后得到的贫油中含苯为0.2％～0.4％。

附图说明

图1焦炉煤气净化工艺流程简图

图2焦炉煤气净化工艺流程示意图

1洗苯塔，2富油泵，3管式炉，4再生器，5脱苯塔，6贫富油换热器，7、10气体冷却器，8、11汽液分离器，9压缩机，12氮气洗苯塔，13膨胀槽，14粗苯中间槽，15氮气稳压罐，16氮气减压罐，17贫油冷却器，18回流泵。

洗苯塔1下端连接焦炉煤气进口，上端连接焦炉煤气出口，底端富油出口依次连接富油泵2、贫富油换热器6后连接管式炉3；管式炉3的氮气出口连接再生塔4中部，富油出口分别连接脱苯塔5顶部和再生塔4上部，再生塔4氮气出口连接脱苯塔5中部。

脱苯塔5顶端混合气体出口连接气体冷却器7后通入汽液分离器8，底端贫油出口连接贫富油换热器6、贫油冷却器17后连接洗苯塔1顶端和氮气洗苯塔12顶端。

汽液分离器8底端粗苯出口连接粗苯中间槽14，粗苯中间槽14经回流泵18分别连接粗苯贮槽和脱苯塔5顶端回流装置；汽液分离器8中部氮气出口依次连接压缩机9、气体冷却器10、汽液分离器11。

汽液分离器11的氮气出口连接氮气洗苯塔12底端，粗苯出口连接膨胀槽13；膨胀槽13氮气出口连接汽液分离器8顶端，粗苯出口连接粗苯中间槽14。

氮气洗苯塔12底端富油出口与洗苯塔1下端富油出口管道连接，氮气洗苯塔12顶端氮气出口依次连接氮气稳压罐15、氮气减压罐16后连接进入管式炉3。

具体实施方式

以下通过具体实施方式结合附图对本发明做进一步详述，但不应将此理解为本发明主题范围仅限于以下实施例，凡基于本发明上述思想内容的技术方案均应属于本发明的范围。

焦炉煤气净化工艺包括以下两个部分：

1、焦炉煤气脱苯

焦炉煤气自下而上通过洗苯塔时，经塔顶喷洒的洗油吸收其中的苯类物质后得到合格的净化焦炉煤气，洗油吸收大量苯类物质后转变为富油。

2、富油脱苯

洗苯塔的富油通过贫富油换热器与脱苯塔底的贫油换热后送至管式炉，通过煤气加热后进入脱苯塔中部，脱苯塔顶部采用粗苯回流，塔底通入管式炉加热后的纯净氮气，上升气体和富油相接触而鼓泡，达到传热和传质，将富油中的苯类物质蒸吹逸出；循环使用富油由于含有高温下生成的聚合物，因此在管式炉加热后进入脱苯塔前需经过再生塔，采用通纯净氮气的方式吹走聚合物。

富油在脱苯塔中脱苯转变为贫油后经贫富油换热器换热、贫油冷却器冷却后返回洗苯塔循环使用。脱苯塔顶部的苯蒸汽、氮气及少量水蒸汽的混合气体经气体冷却器、汽液分离器冷却分离水分和部分粗苯后，再通过压缩机压缩、气体冷却器冷却、汽液分离器分离粗苯和氮气。分离后的粗苯用泵一部分送到脱苯塔顶回流，一部分送入粗苯贮槽。分离后的氮气通过氮气洗苯塔用洗油吸收其中的苯后送入氮气稳压罐、氮气减压罐，减压后补入少量新鲜汽氮气送到管式炉加热后进入脱苯塔循环使用。

实施例1

采用图2所示的工艺流程操作，管式炉3以净化后焦炉煤气作为加热介质，具体过程如下：

焦炉煤气通入洗苯塔1下部，塔顶喷洒洗油，焦炉煤气中的苯类物质被洗油吸收后由洗苯塔1上部得到合格的净化焦炉煤气，洗油吸收大量苯类物质后转变为富油。

富油从洗苯塔1底端排出并通过富油泵2送至贫富油换热器6并与脱苯塔5底部的贫油换热后送到管式炉3，管式炉3将富油加热到140～200℃后进入脱苯塔5中部，脱苯塔5顶部通过回流泵18将粗苯打入回流，塔底通入管式炉3加热至200～550℃的纯净氮气，纯净氮气用量与富油中的苯类物质含量之比为5～15∶1(mol)；塔底的贫油与富油经贫富油换热器6换热后，通过贫油冷却器17冷却到24～28℃后返回洗苯塔1循环使用。

脱苯塔5顶端的含苯蒸汽、氮气及少量水蒸汽的混合气体通过气体冷却器7冷却到25～30℃，冷却后的混合气体在汽液分离器8中分离水分和部分粗苯，将粗苯送至粗苯贮槽。

剩余混合气体通过循环压缩机9压缩，压缩后混合气体压力为0.3～1.0MPa，然后，压缩气体再经过冷却器10将混合气体温度冷却到25～30℃，在汽液分离器11中进一步分离出粗苯，分离后的粗苯先进入粗苯膨胀槽13，膨胀产生的尾气(主要含有氮气和少量苯蒸汽)送入汽液分离器8，膨胀后的粗苯送入粗苯中间槽14，同时，从粗苯中间槽14通过回流泵18送部分粗苯到脱苯塔顶回流，另一部分送入粗苯贮槽。

从汽液分离器11分离粗苯后的氮气在氮气洗苯塔12中用洗油吸收其中的苯类物质后得到纯净氮气，吸收时压力为0.3～1.0MPa，纯净氮气送入氮气稳压罐15后进入氮气减压罐减压到0.03～0.15MPa，补入少量新鲜纯净氮气送到管式炉3加热后经过再生器4进入脱苯塔循环使用。氮气洗苯塔产生的富油送到富油泵2入口前与洗苯塔1排出的富油汇合。

利用本发明所得到的粗苯产品质量符合YB/T5022-93的质量要求，富油脱苯后得到的贫油中含苯为0.2％～0.4％。生产过程中不产生酚水，无污染；使用氨气替代水蒸气后能耗大大降低；富油中的NH₃、H₂S等杂质成分也不会与大量水蒸汽接触产生腐蚀介质，减少了对设备的腐蚀，既提高了安全性，也延长了设备的使用寿命。

Claims

1.焦炉煤气净化工艺，其特征在于：包括以下几个步骤：

b、富油加热后送入脱苯塔中部，纯净氮气加热后送入脱苯塔底部吸收富油中的苯类物质，脱苯塔上端得到混合气体，脱苯塔底部得到贫油；进入脱苯塔的富油温度为140～200℃，脱苯塔底部通入的氮气温度为200～550℃；脱苯塔通入的氮气量与富油中的苯类物质含量按摩尔比计为5～15∶1；

2.根据权利要求1所述的焦炉煤气净化工艺，其特征在于：步骤b得到的贫油返回步骤a洗苯塔添加入洗油中循环使用。

3.根据权利要求1所述的焦炉煤气净化工艺，其特征在于：步骤c得到的氮气通过氮气洗苯塔经洗油洗涤分别得到富油和纯净氮气，纯净氮气减压后送回脱苯塔循环使用，富油加热后送入脱苯塔中部继续脱苯。

4.根据权利要求3所述的焦炉煤气净化工艺，其特征在于：氮气洗苯塔中洗油吸收氮气中苯时的吸收压力为0.3～1.0MPa，得到的纯净氮气减压到0.03～0.15MPa回到步骤b的脱苯塔循环使用。

5.根据权利要求1所述的焦炉煤气净化工艺，其特征在于：步骤c剩余的混合气体压缩时压力为0.3～1.0MPa，冷却温度为20～35℃。